DE1075566B - Adsorption process for the purification of technical hydrogen and a suitable device for carrying it out - Google Patents
Adsorption process for the purification of technical hydrogen and a suitable device for carrying it outInfo
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Description
DEUTSCHESGERMAN
Die Erfindung betrifft ein Adsorptionsverfahren zur Reinigung technischen Wasserstoffs zwecks Herstellung von hochreinem Wasserstoff, der praktisch frei von Kohlenmonoxyd, Sauerstoff und Kohlendioxyd ist, wobei nur eine Mindestzahl von Behandlungs- und Reinigungsstufen erforderlich ist, die in einer dazu geeigneten Vorrichtung durchgeführt wird.The invention relates to an adsorption process for the purification of technical hydrogen for the purpose of production of high-purity hydrogen, which is practically free from carbon monoxide, oxygen and carbon dioxide with only a minimum number of treatment and purification stages required, which are specified in a suitable device is carried out.
Wasserstoff wird technisch durch Wasserelektrolyse, Zersetzung von Wasserdampf mit heißem Eisen oder Eisenoxyd, thermische oder katalytische Spaltung von Kohlenwasserstoffen, Umsetzung von Kohlenwasserstoffen mit Wasserdampf, Vergasung fester kohlenstoffhaltiger Stoffe mittels Wasserdampf und Sauerstoff, katalytische Umsetzung von Methanol mit Wasserdampf, katalytische Zersetzung von Ammoniak, katalytische Dehydrierung von Kohlenwasserstoffen, Umsetzung von Ferrosilicium mit Ätznatron u. dgl. hergestellt.Hydrogen is made technically through water electrolysis, the decomposition of water vapor with hot iron or iron oxide, thermal or catalytic cleavage of hydrocarbons, conversion of Hydrocarbons with water vapor, gasification of solid carbonaceous substances with water vapor and oxygen, catalytic conversion of methanol with water vapor, catalytic decomposition of ammonia, catalytic dehydrogenation of hydrocarbons, conversion of ferrosilicon with caustic soda and the like.
Von diesen bekannten Verfahren sind die Wasserelektrolyse, die Umsetzung von Methanol mit Wasserdampf, die katalytische Zersetzung von Ammoniak und die Umsetzung von Ferrosilicium mit Ätznatron verhältnismäßig teuer. Große Mengen Wasserstoff werden gewöhnlich nach dem Eisen-Wasserdampf-Verfahren, durch Vergasung kohlenstoffhaltiger Stoffe mit Wasserdampf und Luft und durch Umsetzung von Kohlenwasserstoffdämpfen oder -gasen mit Wasserdampf hergestellt. Diese Verfahren liefern jedoch einen Wasserstoff, der gewöhnlich wechselnde Mengen an Verunreinigungen, wie Kohlenmonoxyd, Kohlendioxyd, restliche Kohlenwasserstoffgase u. dgl., enthält. Obwohl bei vielen Hydrierungsverfahren die restlichen Kohlenwasserstoffe gewöhnlich inerte Stoffe sind, sind sie in vielen Fällen unerwünscht. Das Kohlenmonoxyd ist besonders unerwünscht, weil es ein aktives Gift für die bekannten Hydrierungskatalysatoren, wie Platin, Palladium, Nickel u. dgl., ist.Of these known processes, water electrolysis, the reaction of methanol with water vapor, the catalytic decomposition of ammonia and the conversion of ferrosilicon with caustic soda relatively expensive. Large amounts of hydrogen are usually produced using the iron-steam process, by gasification of carbonaceous substances with water vapor and air and by conversion produced by hydrocarbon vapors or gases with water vapor. These procedures deliver but a hydrogen, which usually contains varying amounts of impurities such as carbon monoxide, Contains carbon dioxide, residual hydrocarbon gases, and the like. Although in many hydrogenation processes the remaining hydrocarbons are usually inert substances, they are undesirable in many cases. That Carbon monoxide is particularly undesirable because it is an active poison for the well-known hydrogenation catalysts, such as platinum, palladium, nickel and the like.
Es ist bekannt, daß Wasserdampf, C O2 und Methan aus Wasserstoff leicht durch Adsorption entfernt werden können. Es ist ferner bekannt, daß die weniger leicht adsorbierenden Verunreinigungen im Wasserstoff, nämlich Sauerstoff und Kohlenmonoxyd, durch katalytische Hydrierung in die leicht adsorbierbaren Bestandteile Wasserdampf und Methan überführbar sind und dann in bekannter Weise entfernt werden können.It is known that water vapor, CO 2 and methane can be easily removed from hydrogen by adsorption. It is also known that the less easily adsorbing impurities in hydrogen, namely oxygen and carbon monoxide, can be converted into the easily adsorbable constituents water vapor and methane by catalytic hydrogenation and can then be removed in a known manner.
Es war bisher üblich, Kohlenmonoxyd- und Kohlenwasserstoffverunreinigungen aus dem wasserstoffhaltigen Rohgas zu entfernen, indem dieses einer Konvertierungsreaktion unterworfen wurde, bei der die Kohlenmonoxyd- und Kohlenwasserstoffverunreinigungen katalytisch mit Wasserdampf unter Bildung von Wasserstoff und Kohlendioxyd umgesetzt werden. Gewöhnlich wird eine etwa 90%ige Umwand-It was previously common to have carbon monoxide and hydrocarbon contaminants to remove from the hydrogen-containing raw gas by this one Shift reaction in which the carbon monoxide and hydrocarbon impurities reacted catalytically with steam to form hydrogen and carbon dioxide will. Usually about 90% conversion
AdsorptionsverfahrenAdsorption process
zur Reinigung technischen Wasserstoffsfor cleaning technical hydrogen
und zur Durchführung geeigneteand suitable for implementation
Vorrichtungcontraption
Anmelder:Applicant:
Union Oil Company of California,
Los Angeles, Calif. (V. St. A.)Union Oil Company of California,
Los Angeles, Calif. (V. St. A.)
Vertreter: Dr.-Ing. H. Ruschke, Berlin-Friedenau,Representative: Dr.-Ing. H. Ruschke, Berlin-Friedenau,
und Dipl.-Ing. K. Grentzenberg,
München 27, Pienzenauerstr. 2, Patentanwälteand Dipl.-Ing. K. Grentzenberg,
Munich 27, Pienzenauerstr. 2, patent attorneys
Clyde H. O.Berg, Long Beach, Calif. (V. St Α.),
ist als Erfinder genannt wordenClyde HOBerg, Long Beach, Calif. (V. St Α.),
has been named as the inventor
lung des Kohlenmonoxyds erreicht. Das so behandelte Gas wird dann vom Kohlendioxyd mit Hilfe eines bekannten alkalischen Absorptionsmittels, wie Natriumcarbonat, Natronlauge, Mono- oder Diäthanolamin u. dgl., befreit. Weil aber hier nur etwa 90% des Kohlenoxyds umgewandelt werden, ist praktisch CO-freier, hochreiner Wasserstoff nur durch wiederholte Konvertierung und alkalische Extraktion unter Verwendung von bis zu drei oder vier solchen getrennten Behandlungsstufen, also unter Verwendung eines verwickelten teuren Verfahrens, zu erhalten.development of carbon monoxide reached. The gas treated in this way is then removed from carbon dioxide with the help of a known alkaline absorbents, such as sodium carbonate, sodium hydroxide solution, mono- or diethanolamine and the like, exempt. But because only about 90% of the carbon dioxide is converted here, it is practical CO-free, high-purity hydrogen only through repeated conversion and alkaline extraction under Use of up to three or four such separate treatment stages, i.e. using an involved expensive process to obtain.
Erfindungsgemäß wird ein Adsorptionsverfahren zur Reinigung technischen Wasserstoffs durchgeführt, indem in einer ersten von zwei getrennten Adsorptionszonen, die beide durch Schwerkraft bewegte Wanderschichten eines körnigen Adsorptionsmittels enthalten, leicht adsorbierbare Verunreinigungen (Wasserdampf, CO2, CH4) entfernt werden, die weniger leicht adsorbierbaren Verunreinigungen (CO, O2), die in dem teilweise vorgereinigten Wasserstoff verblieben sind, durch Hydrierung bei erhöhter Temperatur in an sich bekannter Weise in Methan und Wasserdampf übergeführt werden und letztere in der zweiten Adsorptionszone entfernt werden, worauf die in der ersten und zweiten Adsorptionszone adsorbierten Bestandteile desorbiert werden und das Adsorptionsmittel im Kreislauf in die beiden Adsorptionszonen zurückgeführt wird. A^orzugsweise werden die Wanderschichten aus beiden Adsorptionszonen ver-According to the invention, an adsorption process for the purification of technical hydrogen is carried out by removing easily adsorbable impurities (water vapor, CO 2 , CH 4 ), the less easily adsorbable impurities, in a first of two separate adsorption zones, both of which contain moving layers of a granular adsorbent moved by gravity (CO, O 2 ), which remained in the partially pre-purified hydrogen, are converted into methane and water vapor by hydrogenation at elevated temperature in a manner known per se, and the latter are removed in the second adsorption zone, whereupon those adsorbed in the first and second adsorption zones Components are desorbed and the adsorbent is recycled to the two adsorption zones. Preferably, the migrating layers from both adsorption zones are
909 730/433909 730/433
einigt, bevor die adsorbierten Stoffe desorbiert werden. Nach weiteren bevorzugten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der vorgereinigte Wasserstoff vor der Hydrierung auf 204 bis 371° C erhitzt und diese in Gegenwart eines Platinkatalysators vorgenommen. Ein besonderes bevorzugtes Merkmal des neuen Verfahrens ist darin zu sehen, daß das Produkt aus je Zeiteinheit durch die erste Adsorptionszone transportierter Masse und spezifischer Wärme des vorgereinigten Wasserstoffs größer gehalten wird als das Produkt aus je Zeiteinheit durch die erste Adsorptionszone transportierter Masse und spezifischer Wärme des Adsorptionsmittels und daß das Produkt aus je Zeiteinheit durch die zweite Adsorptionszone transportierter Masse und spezifischer Wärme des Adsorptionsmittels kleiner gehalten wird als das Produkt aus je Zeiteinheit durch die zweite Adsorptionszone transportierter Masse und spezifischer Wärme des reinen Wasserstoffs. agree before the adsorbed substances are desorbed. According to further preferred embodiments of the process according to the invention, the prepurified hydrogen is converted to 204 before the hydrogenation heated to 371 ° C and carried out in the presence of a platinum catalyst. A particularly preferred one The feature of the new process is that the product of per unit of time by the first adsorption zone of transported mass and specific heat of the pre-cleaned hydrogen is kept larger than the product of per unit of time transported through the first adsorption zone Mass and specific heat of the adsorbent and that the product from per unit of time by the second adsorption zone of transported mass and specific heat of the adsorbent is smaller is held than the product of per unit of time transported through the second adsorption zone Mass and specific heat of pure hydrogen.
Im allgemeinen enthält das als Ausgangsprodukt für das erfindungsgemäße Adsorptionsverfahren dienende gasförmige Gemisch Wasserstoff in Mengen von 80 bis 90 Volumprozent und ferner andere gasförmige Bestandteile, wie Sauerstoff, Kohlenmonoxyd, Stickstoff, Kohlendioxyd,. Methan und andere Kohlenwasserstoffe und Wasserdampf u. dgl. m. Dieses gasförmige Gemisch wird in eine erste Adsorptionszone geleitet, in der es mit einem sich abwärts bewegenden Bett von festem, gekörntem Adsorptionsmittel, wie aktiverter Tierkohle, aktiviertem Aluminiumoxyd, Kieselsäuregel od. dgl., in Berührung gebracht wird. Bevorzugt wird hochaktivierte pflanzliche Kohle (aus Kokosnußschalen, Obstkernen u. dgl. hergestellt) verwendet. Die leichter adsorbierbaren Bestandteile des gasförmigen Gemisches, wie CH4, CO2 und Wasserdampf, werden adsorbiert, während Wasserstoff, Kohlenmonoxyd und gegebenenfalls Sauerstoff oder Stickstoff nicht adsorbiert werden. (Man kann das \rerfahren auch so abwandeln, daß C O2 und Wasserdampf adsorbiert werden, während Wasserstoff, CO, N0 und Methan unadsorbiert bleiben und letzteres später getrennt gewonnen wird.) Es wird dann das beladene Adsorptionsmittel, das die adsorbierten Bestandteile enthält, indirekt erhitzt und mit einem Verdrängungsgas behandelt, wodurch ein angereichertes Gasprodukt gebildet wird, das die desorbierten Bestandteile enthält, und das heiße, unbeladene Adsorptionsmittel zurückbleibt. Die nicht adsorbierten Gase (Wasserstoff, CO und bisweilen N2, O2 und auch Methan) werden aus der ersten Adsorptionszone als erstes Magergemisch entfernt.In general, the gaseous mixture used as the starting product for the adsorption process according to the invention contains hydrogen in amounts of 80 to 90 percent by volume and also other gaseous constituents such as oxygen, carbon monoxide, nitrogen, carbon dioxide. Methane and other hydrocarbons and water vapor and the like. This gaseous mixture is passed into a first adsorption zone, in which it is mixed with a downward moving bed of solid, granular adsorbent, such as activated animal charcoal, activated aluminum oxide, silica gel or the like. is brought into contact. Highly activated vegetable charcoal (made from coconut shells, fruit kernels and the like) is preferably used. The more easily adsorbable components of the gaseous mixture, such as CH 4 , CO 2 and water vapor, are adsorbed, while hydrogen, carbon monoxide and possibly oxygen or nitrogen are not adsorbed. (The \ r One can also vary such that CO 2 and water vapor are adsorbed while hydrogen, CO, N 0 and methane remain unadsorbed and the latter is recovered later separated out.) It is then the loaded adsorbent containing the adsorbed components , indirectly heated and treated with a displacement gas, thereby forming an enriched gas product containing the desorbed components and leaving the hot, unloaded adsorbent. The non-adsorbed gases (hydrogen, CO and sometimes N 2 , O 2 and also methane) are removed from the first adsorption zone as the first lean mixture.
In der ersten Adsorptionszone ist — wegen der verhältnismäßig geringen Konzentration an Kohlenwasserstoffen, CO2 und Wasserdampf — eine verhältnismäßig kleine Menge an festem körnigem Adsorptionsmittel je Volumeinheit wasserstoffhaltigen Rohgases erforderlich. Die exotherme Adsorptionswärme, die in der ersten Adsorptionszone frei wird, wenn die leichter adsorbierten Bestandteile adsorbiert werden, wird durch das sich abwärts bewegende Bett des Adsorptionsmittels nach oben transportiert, wenn — wie das bei diesem Verfahren gewöhnlich der Fall ist — das Produkt aus je Zeiteinheit durch die erste Adsorptionszone transportierter Masse und spezifischer Wärme des vorgereinigten Wasserstoffs größer gehalten wird als das gleiche Produkt des Adsorptionsmittels, die sich in der ersten Adsorptionszone aufeinander zu bewegen. Unter dieser Bedingung wird die freigesetzte Adsorptionswärme nicht durch das ein scharfes Temperaturgefälle bildende bewegliche Bett des Adsorptionsmittels abwärts durch die Kolonne, sondern von den nicht adsorbierten Gasen in der Kolonne aufwärts getragen, die aus ihr bei Temperaturen zwischen 65 und etwa 120° C abgeführt werden.In the first adsorption zone - because of the relatively low concentration of hydrocarbons, CO 2 and water vapor - a relatively small amount of solid granular adsorbent per unit volume of hydrogen-containing raw gas is required. The exothermic heat of adsorption, which is released in the first adsorption zone when the more easily adsorbed constituents are adsorbed, is transported upwards through the downward moving bed of adsorbent when - as is usually the case with this process - the product of per unit of time The mass transported through the first adsorption zone and the specific heat of the prepurified hydrogen is kept greater than the same product of the adsorbent, which move towards one another in the first adsorption zone. Under this condition, the heat of adsorption released is not carried downwards through the column by the moving bed of adsorbent which forms a sharp temperature gradient, but upwards by the non-adsorbed gases in the column, which are removed from it at temperatures between 65 and about 120 ° C.
Die Entdeckung dieser Erscheinung trägt zu der Wirksamkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens bei und liefert einen beträchtlichen Teil der vor der katalytischen Hydrierung der O2- und C O-Verunreinigungen in dem vorgereinigten Gas notwendigen Vorwärme. The discovery of this phenomenon contributes to the effectiveness of the process of the invention and provides a substantial portion of the preheat necessary prior to the catalytic hydrogenation of the O 2 and C O impurities in the prepurified gas.
Das so vorerhitzte erste Magergas (d. h. der vorgereinigte Wasserstoff) wird zusätzlich auf etwa 204 bis 371° C erhitzt und in direkte Berührung· mit einem Platinkatalysator gebracht. Ein. Teil des in dem ersten Magergasstrom enthaltenen Wasserstoffs wird bei der katalytischen Hydrierung unter Bildung von Wasserdampf und Methan verbraucht. Die katalytische Hydrierung von O2-, CO- und CO2-Resten ist praktisch quantitativ; das aus der Hydrierungszone abfließende Gas enthält weniger als 5 Teile je Million CO und CO2 und besteht im wesentlichen aus Wasserstoff, der mit Methan und Wasserdampf und gegebenenfalls Stickstoff verunreinigt ist.The first lean gas preheated in this way (ie the prepurified hydrogen) is additionally heated to about 204 to 371 ° C. and brought into direct contact with a platinum catalyst. A. Part of the hydrogen contained in the first lean gas stream is consumed in the catalytic hydrogenation with the formation of water vapor and methane. The catalytic hydrogenation of O 2 , CO and CO 2 residues is practically quantitative; the gas flowing out of the hydrogenation zone contains less than 5 parts per million CO and CO 2 and consists essentially of hydrogen which is contaminated with methane and water vapor and possibly nitrogen.
Dieses Gas aus der Hydrierungszone wird durch Wärmeaustausch mit dem ersten Magergas, das in die Hydrierungszone eintritt, gekühlt, anschließend durch Wasserkühlung od. dgl. auf etwa 40° C und dann auf eine Temperatur von etwa 5° C gekühlt. Dieses abgekühlte Produkt der Hydrierungszone stellt das Zuführungsgas für die zweite Adsorptionszone dar und enthält Methan, Wasserdampf und Wasserstoff, bisweilen auch Stickstoff.This gas from the hydrogenation zone is heat exchanged with the first lean gas that enters the Hydrogenation zone enters, cooled, then by water cooling or the like. To about 40 ° C and then to cooled to a temperature of about 5 ° C. This cooled product of the hydrogenation zone constitutes the feed gas for the second adsorption zone and contains methane, water vapor and hydrogen, at times also nitrogen.
Dieses abgekühlte Beschickungsgas wird im Gegenstrom mit einem zweiten sich abwärts bewegenden Bett von festem, körnigem Adsorptionsmittel in solcher Menge in Berührung gebracht, daß der Wasserdampf, das Methan und alle leichter adsorbierbaren Bestandteile selektiv adsorbiert werden. Man erhält ein zweites beladenes Adsorptionsmittel, das diese Stoffe enthält, und praktisch hochreinen Wasserstoff als zweites Magergas. Dieses Gasprodukt enthält etwa 0,5 bis 5,0 Teile je Million an restlichem CO und stellt völlig reinen Wasserstoff dar. Der angegebene Grad der C O-Verunreinigung liegt weit unterhalb desjenigen, bei dem die bekannten Hydrierungskatalysatoren vergiftet werden. This cooled feed gas is countercurrently with a second downwardly moving Bed of solid, granular adsorbent brought into contact in such an amount that the water vapor, the methane and all more easily adsorbable components are selectively adsorbed. You get a second loaded adsorbent containing these substances and practically high purity hydrogen as a second lean gas. This gas product contains about 0.5 to 5.0 parts per million of residual CO and represents completely pure hydrogen. The stated level of CO contamination is far below that at which the known hydrogenation catalysts are poisoned.
Hier in der zweiten Adsorptionszone wird das Produkt aus je Zeiteinheit durch die zweite Adsorptionszone transportierter Masse und spezifischer Wärme des Adsorptionsmittels kleiner gehalten als das entsprechende Produkt des reinen Wasserstoffs. Die bei der Adsorption von Methan und Wasserdampf frei gewordene Wärme wird aufwärts transportiert, wobei die Gase von etwa 5 auf etwa 40° C erwärmt werden, bei welcher Temperatur das zweite Magergas, der reine Wasserstoff, aus dem Verfahren abgeführt wird. In der zweiten Adsorptionszone entsteht kein scharfes Temperaturgefälle. Der mit der Menge der zu adsorbierenden Gase und der bei der Adsorption entwickelten Wärme schwankende Abkühlungsgrad des zweiten Zuführungsgases wird so geregelt, daß der reine Wasserstoff bei etwa Atmosphärentemperatur zwischen etwa 10 und 45° C abgezogen wird.Here in the second adsorption zone, the product of each unit of time is passed through the second adsorption zone transported mass and specific heat of the adsorbent kept smaller than the corresponding product of pure hydrogen. Those involved in the adsorption of methane and water vapor The heat released is transported upwards, with the gases being heated from around 5 to around 40 ° C the temperature at which the second lean gas, the pure hydrogen, is discharged from the process will. There is no sharp temperature gradient in the second adsorption zone. The one with the amount of the gases to be adsorbed and the degree of cooling that fluctuates during the adsorption process of the second feed gas is controlled so that the pure hydrogen is at about atmospheric temperature between about 10 and 45 ° C is withdrawn.
Das zweite bewegliche Bett des beladenen Adsorptionsmittels kann im Gegenstrom mit einem Rückflußgas von leichter adsorbierbaren Bestandteilen, wie CO2, Wasserdampf u. dgl., in Berührung gebrachtThe second moving bed of the loaded adsorbent can be brought into countercurrent contact with a reflux gas of more easily adsorbable components such as CO 2 , water vapor and the like
werden, wodurch adsorbiertes Methan in praktischbe, making adsorbed methane in handy
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reiner Form als gasförmiges Nebenprodukt aus der Wasserdampf, in die Konvertierungszone 12; hier zweiten Adsorptionszone desorbiert werden kann. reagiert unter den oben angegebenen Temperatur-(Bei einem kombinierten Verfahren, bei dem Kohlen- und Druckbedingungen der Wasserdampf in Gegenwasserstoffgase oder -dämpfe mit Wasserdampf um- wart eines Katalysators (Eisenoxyd) mit CO unter gesetzt werden, wird dieses Nebenproduktgas zur 5 Bildung von CO2 und weiterem Wasserstoff. (Zone Qmsetzungszone zurückgeführt und gestattet so eine 12 kann gegebenenfalls mit Hilfe von Leitung 50 und lOO°/oige Umwandlung der Kohlenwasserstoffe.) Ventil 52 umgangen werden.) Das aus Zone 12 aus-Die beiden getrennten Adsorptionsstufen und die tretende Gas, das nur noch wenige Prozent CO als dazwischenliegende Hydrierungsstufe können inner- Verunreinigung enthält, wird durch Leitung 46 und halb weiter Druckbereiche durchgeführt werden. Man io Ventil 48 und Leitung 54 in den Gaskühler 56 gekann bei Atmosphärendruck oder darunter und bei leitet, wo ein beträchtlicher Teil des Wasserdampfes bis zu 56 oder 70 kg/cm2 reichenden Drücken arbeiten, kondensiert, in dem Abscheider 58 abgetrennt und da die Drücke nicht ausschlaggebend zu sein scheinen. durch Leitung 60 mit durch Ventil 62 über den Flüs-Wasserstoff reagiert leicht in Gegenwart von Platin- sigkeitsstandregler 64 geregelter Geschwindigkeit abkatalysatoren bei den angegebenen Temperaturen mit 15 gezogen wird. Das kalte und mindestens teilweise CO, CO2 und O2 selbst bei Atmosphärendruck, und entwässerte wasserstoffhaltige Gas strömt dann durch die adsorptiven Trennungen des Wasserstoffs von Leitung 66 und den Kompressor 68. Die Drücke in CH4, CO2 usw. und des CH4 von CO2 erfolgen leicht der Adsorptionskolonne sind nicht ausschlaggebend; bei Atmosphärendruck. Bei höheren Drücken (z. B. ein Druck zwischen Normaldruck und 35 kg/cm2 oder 7 kg/cm2) ist weniger Adsorptionsmittel je Einheit 20 darüber kann angewendet werden. Zweckmäßig liegt zugeführten Gasvolumens erforderlich, das zurück- der Druck bei den oder in der Nähe der Arbeitsdrücke zuführende Nebenproduktgas braucht für die Rück- der Vergasungs- und Konvertierungszone. Das komführung nicht merklich komprimiert zu werden, und primierte (primäre Beschickungs-) Gas wird dann in das ganze Verfahren kann bei dem gleichen Druck dem Kühler 70 abgekühlt und durch Leitung 72 in die wirtschaftlich arbeiten. 25 erste Trennzone 16 der Adsorptionskolonne 14 ge-pure form as a gaseous by-product from the water vapor, into the shifting zone 12; can be desorbed here second adsorption zone. reacts under the temperature specified above (In a combined process in which the carbon and pressure conditions of the water vapor in counter hydrogen gases or vapors with water vapor are exposed to a catalyst (iron oxide) with CO, this by-product gas is used to form CO 2 and further hydrogen. (Zone conversion zone recirculated and thus permits a 12, if necessary with the help of line 50 and 100% conversion of the hydrocarbons.) Valve 52 can be bypassed.) That from zone 12 - The two separate adsorption stages and the emerging Gas that contains only a few percent CO as an intermediate hydrogenation stage may internally be contaminated, will be passed through line 46 and halfway through pressure ranges. One io valve 48 and line 54 in the gas cooler 56 can be condensed at atmospheric pressure or below and at passes where a considerable part of the water vapor up to 56 or 70 kg / cm 2 reaching pressures, separated in the separator 58 and there the pressures do not seem to be decisive. through line 60 with through valve 62 via which liquid hydrogen reacts easily in the presence of platinum level regulator 64, catalytic converters at the specified temperatures are drawn with 15 at a regulated rate. The cold and at least partially CO, CO 2 and O 2 itself at atmospheric pressure, and dehydrated hydrogen-containing gas then flows through the adsorptive separations of the hydrogen from line 66 and compressor 68. The pressures in CH 4 , CO 2 etc. and the CH 4 of CO 2 carried easily to the adsorption column are not crucial; at atmospheric pressure. At higher pressures (e.g. a pressure between normal pressure and 35 kg / cm 2 or 7 kg / cm 2 ) less adsorbent per unit 20 above that can be used. Expediently, the volume of gas supplied is required, the by-product gas supplying the pressure at or in the vicinity of the working pressures is required for the return of the gasification and conversion zone. The result is not to be appreciably compressed, and the primed (primary feed) gas is then in the whole process, at the same pressure the cooler 70 can be cooled down and through line 72 into the economically working. 25 first separation zone 16 of the adsorption column 14 ge
Die beiden Stufen der adsorptiven Fraktionierung leitet.The two stages of adsorptive fractionation conducts.
können in getrennten Adsorptionskolonnen durch- Diese Adsorptionskolonne 14 stellt eine einzige geführt werden. Im Hinblick auf die Neubildung von senkrecht stehende druckfeste Vorrichtung dar, in der Wasser und Methan in der dazwischenliegenden Hy- von oben nach unten eine Zone zum Aufnehmen undrierungszone hat es sich aber als weit zweckmäßiger 30 beladenen Adsorptionsmittels 74, eine Zone zum Aberwiesen, eine besonders entwickelte doppelte Ad- kühlen des unbeladenen Adsorptionsmittels 76, eine sorptionskolonne zu verwenden, in der zwei getrennte Zone zur Freisetzung hochreinen Wasserstoffs (des Wanderschichten des Adsorptionsmittels mit dem »zweiten Magergases«) 78, eine zweite Adsorptionsersten und dem zweiten Beschickungsgas in Beruh- zone 80, eine zweite Gaszuführungszone 82, eine erste rung kommen, worauf die Wanderschichten aus bei- 35 Hilfsrektifikationszone 84, eine Zone zur Freisetzung den Adsorptionszonen vereinigt werden. Diese Ar- TOn Nebenproduktgas 86, eine zweite Hilfsrektifikabeitsweise wird an Hand der Zeichnung genauer be- tionszone 88, eine Hilfsrückflufigaszuführungszone9Q, schrieben, die ein schematisches Fließdiagramm ist. eine Zone zur Freisetzung vorgereinigten Wasser-Wieaus der Zeichnung hervorgeht, besteht die Vor- stoffs (des »ersten Magergases«) 92, eine erste Adrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen 40 sorptionszone 94, eine Hauptausgangsgaszuführungs-Verfahrens in der Hauptsache aus einer Vergasungs- zone 96, eine erste Hauptrektifikationszone 98, eine zone 10, einer Konvertie rungs zone 12 und einer Ad- Hilfsrücklaufgasfreisetzungszone 100, eine Hauptsorptionskolonne 14, die eine erste Adsorptionszone rektifikationszone 102, eine Zone zur Freisetzung ad-16 und eine zweite Adsorptionszone 20 aufweist, sortierter, wasserstofffreier Gase 104, eine Zone zum zwischen denen eine Hydrierungszone 18 liegt, in der 45 Erhitzen und Desorbieren von beladenen Adsorptionsdas aus der ersten Zone 16 abfließende Gas behandelt mittel 106, eine Verdrängungsgaszuführungszone 108, und dann der zweiten Zone 20 zugeleitet wird. eine Adsorptionsmittelsammelzone 110 und eine Bo-Das zur Herstellung von Wasserstoff dienende denzonell2 angeordnet sind. Diese mit Einrichtungen Ausgangsmaterial wird durch Leitung 22 mit (durch zur Kreislaufführung eines körnigen Adsorptions-Ventil 24) geregelter Geschwindigkeit in die Ver- 50 mittels, das sich innerhalb der Kolonne als Wandergasungszone 10 eingeleitet. Wenn ein kohlenstoff- schicht bewegt, Zuführungsleitungen für die zu reini- oder kohlenwasserstoffhaltiger Stoff als vergasbares genden Gase und Abführungsleitungen für die behan-Ausgangsmaterial verwendet wird, wird ein sauer- delten Gase versehene Adsorptionskolonne ist erfmstoffhaltiges Gas durch Leitung 26 mit (durch Ventil dungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß sie in zwei 28) geregelter Geschwindigkeit eingeführt. Durch 55 übereinanderliegende, getrennte Zonen 16, 20 unterLeitung 30 mit Ventil 32 wird Wasserdampf zu- teilt ist, wobei durch die zweite Zone 20 zwecks geführt. Leitung 34 mit Ventil 36 ermöglicht die Zu- Beaufschlagung der ersten Zone 16 mit Adsorptionsführung des gegebenenfalls aus der zweiten Adsörp- mittel ein Rohr 114 geführt ist, daß durch die erste tionszone desorbierten Methans. Unter den oben Zone 16 geführte Rohre 116, 118 der Abführung der angegebenen 'Temperatur- und Druckbedingungen 60 Adsorptionsmittel aus der zweiten Zone20 dienen und bildet sich in der Vergasungszone 10 ein gasförmiges daß zwischen die erste und die zweite Zone ein Gemisch, das AVasserstoff, Sauerstoff, Kohlenmon- Hydrierungsreaktor 18 geschaltet ist. oxyd, Kohlendioxyd, Methan und höhermolekulare Das am Kopf der Adsorptionskolonne zugeführte Kohlenwasserstoffe und Wasserdampf und bei Ver- gekörnte Adsorptionsmittel läuft durch die Kolonne wendung von Luft als sauer stoff hai tigern Gas auch 65 abwärts. Unmittelbar über der genannten Zone 78 Stickstoff enthält. wird das kalte, unbeladene Adsorptionsmittel in zwei Das unreine, wasserstoffhaltige Gas strömt durch Ströme aufgeteilt. Der erste Adsorptionsmittelstrom Leitung 38 mit (durch Ventil 40) geregelter Ge- läuft durch das Hauptrohr 114 abwärts durch die schwindigkeit, gegebenenfalls zusammen mit aus Lei- zweite Trennzone 20, ohne diese zu berühren, direkt tung 42 über Ventil 44 zugeführtem zusätzlichem 70 in die erste Trennzone 16. Der zweite Adsorptions-can be carried out in separate adsorption columns through this adsorption column 14 constitutes a single one. With regard to the formation of perpendicular pressure-resistant apparatus is in the water and methane in the intermediate hybrid from top to bottom a zone undrierungszone for receiving, it has but as far expediently 30 loaded adsorbent 74, a zone for But meadows, a particularly developed double cooling of the unloaded adsorbent 76, using a sorption column in the two separate zones for the release of high-purity hydrogen (the moving layers of the adsorbent with the "second lean gas") 78, a second adsorption first and the second feed gas in calming zone 80 a second gas feeding zone 82, a first come tion, after which the traveling layers of examples 35 Hilfsrektifikationszone 84, a zone for releasing the adsorption zones are combined. This type of by-product gas 86, a second mode of auxiliary rectification, is described in more detail with reference to the drawing, namely, operation zone 88, an auxiliary reflux gas supply zone 9Q, which is a schematic flow diagram. a zone prepurified to release water Wieaus the drawing can be seen, there is a preliminary material (the "first lean gas") 92, a first Adrichtung for carrying out the 40 sorption zone 94 according to the invention, a main starting gas supply method in the main, from a gasification zone 96 , a first main rectification zone 98, a zone 10, a conversion zone 12 and an ad reflux gas release zone 100, a main sorption column 14, which has a first adsorption zone rectification zone 102, a zone for releasing ad-16 and a second adsorption zone 20, sorted, hydrogen-free Gases 104, a zone between which there is a hydrogenation zone 18, in which 45 heating and desorbing of loaded adsorption, the gas flowing out of the first zone 16 is treated means 106, a displacement gas supply zone 108, and then the second zone 20 is fed. an adsorbent collection zone 110 and a Bo-Das serving for the production of hydrogen denzonell2 are arranged. These devices with the starting material is passed through line 22 (by the circulation of a granular adsorption valve 24) a controlled rate in the comparison that initiated within the column as Wandergasungszone 10 50 means. If a carbon layer is moved, feed lines for the substance to be purified or hydrocarbon-containing substance as gasifiable lowing gases and discharge lines for the treated starting material is used, an adsorption column provided with acidified gases is filled with inventive gas through line 26 (through valve as per this characterized in that they are introduced in two 28) regulated speed. Through 55 superimposed, separate zones 16, 20 under line 30 with valve 32, water vapor is distributed, with it being passed through the second zone 20 for the purpose. Line 34 with valve 36 enables the admission of the first zone 16 with adsorption guidance of the pipe 114 which may be led out of the second adsorbent means that the methane desorbed through the first ion zone. Pipes 116, 118 led below zone 16 above are used to remove the specified temperature and pressure conditions 60 adsorbents from the second zone 20 and a gaseous mixture is formed in the gasification zone 10 that between the first and second zones is a mixture of hydrogen and oxygen , Carbon monohydrogenation reactor 18 is connected. Oxide, carbon dioxide, methane and higher molecular weight The hydrocarbons and water vapor supplied at the top of the adsorption column and, in the case of granular adsorbents, also run downwards through the column using air as the oxygen-containing gas. Immediately above said zone 78 contains nitrogen. the cold, unloaded adsorbent is split into two The unclean, hydrogen-containing gas flows through streams. The first adsorbent flow line 38 with (by valve 40) regulated run through the main pipe 114 downwards through the speed, optionally together with from the line second separation zone 20, without touching it, additional 70 fed directly to the line 42 via valve 44 into the first separation zone 16. The second adsorption
mittelstrom läuft direkt durch die Zone 78 und die zweite Trennzone 20 und dann durch die Nebenrohre 116 und 118 abwärts durch die erste Trennzone 16, ohne diese zu berühren. Die beiden getrennten Adsorptionsmittelströme werden anschließend unmittelbar über der Hauptrektifikationszone 102 vereinigt und fließen daraus vereint abwärts. Selbstverständlich kann eine Vielzahl von Haupt- und Nebenrohren verwendet werden; die Zahl hängt von der Menge des Adsorptionsmittels ab.Medium flow runs directly through zone 78 and second separation zone 20 and then through secondary pipes 116 and 118 down through first separation zone 16 without touching them. The two separate adsorbent streams are then combined just above the main rectification zone 102 and flow down therefrom combined. Of course, a variety of main and secondary pipes can be used; the number depends on the amount of adsorbent.
Das heiße, unbeladene Adsorptionsmittel wird aus der Bodenzone 112 mit Hilfe des Reglers 124 in solchem Maße abgezogen, daß ein praktisch konstanter Adsorptionsmittelspiegel in der Bodensonne 112 aufrechterhalten bleibt. Das abgezogene Adsorptionsmittel gelangt über den Verschlußschenkel 120 mit Regelventil 122 und die Leitung 126 in das Gefäß 128, von wo es mittels eines Transportgases über die Leitung 136 in den Abscheider 138 transportiert wird; dort wird das Gas von den Feststoffteilchen abgetrennt; letztere fließen durch die Leitung 140 in die Zone 74 zurück. Das Transportgas wird dem Gefäß 128 mittels eines Gebläses 130 durch die Leitung 132 (mit Ventil 134) zugeführt; nach der Abtrennung von den Feststoffteilchen strömt das Transportgas durch die Leitungen 142 und 144 zum Gebläse 130 zurück. Wie weiter unten noch ausgeführt ist, wird sein Volumen durch Zufuhr eines »Reinigungsgases« ständig vermehrt; deshalb ist eine Leitung 146 mit Ventil 148 vorgesehen, durch welche dieser überschüssige Gasanteil abgeleitet werden kann.The hot, unloaded adsorbent is withdrawn from the soil zone 112 with the aid of the regulator 124 to such an extent that a practically constant adsorbent level in the soil sun 112 is maintained. The withdrawn adsorbent reaches the vessel 128 via the closure leg 120 with the control valve 122 and the line 126 , from where it is transported by means of a transport gas via the line 136 into the separator 138 ; there the gas is separated from the solid particles; the latter flow back through line 140 into zone 74 . The transport gas is fed to the vessel 128 by means of a blower 130 through the line 132 (with valve 134); After separation from the solid particles, the transport gas flows back to the blower 130 through the lines 142 and 144. As will be explained further below, its volume is constantly increased by the supply of a "cleaning gas"; therefore a line 146 with valve 148 is provided through which this excess gas portion can be discharged.
Komprimiertes, gekühltes, unreines wasserstoffhaltiges primäres Zuführungsgas wird durch Leitung 72 in die erste Ausgangsgaszuführungszone 96 geleitet und gelangt im Gegenstrom aufwärts durch die sich abwärts bewegende Schicht des Adsorptionsmittels in der ersten Adsorptionszone 94. Hier werden Kohlendioxyd, Wasserdampf und Methan und die leichter adsorbierbaren Bestandteile adsorbiert, wobei Wasserstoff, Sauerstoff, gegebenenfalls Stickstoff und Kohlenmonoxyd, praktisch unadsorbiert bleiben. Dieser »vorgereinigte Wasserstoff« (erstes Magergas) wird aus der ersten Freisetzungszone 92 durch Leitung 150 abgeführt und in die Hydrierungszone 18 geleitet. Das erste beladene Adsorptionsmittel gelangt abwärts in die erste Hauptrektifikationszone 98, wo· es mit einem Rücklaufgas in Berührung gebracht wird, das CH4, CO2, Wasserdampf und leichter adsorbierbare Bestandteile enthält, wobei bevorzugt restliche Spuren von Bestandteilen des ersten Magergases desorbiert werden und ein erstes rektifiziertes Adsorptionsmittel entsteht. Die desorbierten Bestandteile steigen aufwärts und vereinigen sich mit dem ersten Magergas. Das erste rektifizierte Adsorptionsmittel wird anschließend in der Hauptrektifikationszone 102 behandelt, in der das Rücklaufgas desorbiert wird. Das erste Magergas, das durch Leitung 150 fließt, wird in beträchtlichem Maße vorerhitzt, indem es die exotherme Adsorptionswärme aufnimmt, die in der ersten Adsorptionszone 94 frei geworden ist. Dieses vorerhitzte Gas wird dann durch den Vorerhitzer 152 geleitet und auf etwa 260' bis 370° C erhitzt. Die erhitzten Gase strömen durch Leitung 154 in die Hydrierzone 18, wo eine katalytische Hydrierung von CO, CO2 und O2 — wenn vorhanden — erfolgt. Ein Teil der aus der Hydrierungszone abströmenden Gase kann nochmals durch die Hydrierungszone geleitet werden, um den C O-Gehalt noch weiter herabzusetzen. Die Gase gelangen durch Leitung 156 in den Kühler 158, wo sie auf etwa 5° C abgekühlt werden. Die gekühlten Gase strömen dann durch Leitung 160 in den Abscheider 162, aus dem das Kondensat durch Leitung 164 (durch Ventil 166 geregelt) abgezogen wird. Das abgekühlte, entwässerte Gas der Hydrierungszone, das Wasserstoff, Methan, gegebenenfalls N2 und Spuren von Wasserdampf enthält, gelangt dann durch Leitung 168 als zweites Ausgangsgas zur zweiten Gaszuführungszone 82. Compressed, cooled, impure hydrogen-containing primary feed gas is passed through line 72 into the first exit gas feed zone 96 and countercurrently passes upwards through the downward moving layer of adsorbent in the first adsorption zone 94. Here, carbon dioxide, water vapor and methane and the more easily adsorbable components are adsorbed , whereby hydrogen, oxygen, optionally nitrogen and carbon monoxide, remain practically unadsorbed. This “pre-cleaned hydrogen” (first lean gas) is discharged from the first release zone 92 through line 150 and passed into the hydrogenation zone 18 . The first loaded adsorbent passes down into the first main rectification zone 98, where it is brought into contact with a return gas which contains CH 4 , CO 2 , water vapor and more easily adsorbable components, with residual traces of components of the first lean gas preferably being desorbed and a first rectified adsorbent is produced. The desorbed components rise and combine with the first lean gas. The first rectified adsorbent is then treated in the main rectification zone 102 where the return gas is desorbed. The first lean gas flowing through line 150 is substantially preheated by absorbing the exothermic heat of adsorption that has been released in the first adsorption zone 94 . This preheated gas is then passed through the preheater 152 and heated to about 260-370 ° C. The heated gases flow through line 154 into the hydrogenation zone 18, where a catalytic hydrogenation of CO, CO 2 and O 2 - if any - takes place. Some of the gases flowing out of the hydrogenation zone can be passed through the hydrogenation zone again in order to further reduce the CO content. The gases pass through line 156 to cooler 158 where they are cooled to about 5 ° C. The cooled gases then flow through line 160 into separator 162, from which condensate is withdrawn through line 164 (controlled by valve 166 ). The cooled, dehydrated gas from the hydrogenation zone, which contains hydrogen, methane, optionally N 2 and traces of water vapor, then passes through line 168 as the second starting gas to the second gas supply zone 82.
Dieses zweite Ausgangsgas strömt aus der Zuführungszone 82 aufwärts durch die zweite Adsorptionszone 80 im Gegenstrom mit dem sich abwärts bewegenden Adsorptionsmittel. Alle Bestandteile des gasförmigen Gemisches, die leichter adsorbierbar sind als Wasserstoff, werden unter Bildung eines zweiten beladenen Adsorptionsmittels adsorbiert und hinterlassen praktisch reinen Wasserstoff (»zweites Magergas«) bzw. ein Wasserstoff-Stickstoff-Gemisch, wenn Stickstoff zugegen ist. Ein Teil dieses reinen Wasserstoff enthaltenden Produktes wird aus der Freisetzungszone 78 durch Leitung 170 mit durch die Regelvorrichtung 172 geregelter Geschwindigkeit abgezogen. Der übrige Teil des nicht adsorbierten Gases strömt aufwärts durch den Kühler 76 als das obengenannte Reinigungsgas und dient zum Desorbieren von Spuren von adsorbiertem Verdrängungsgas aus dem heißen, unbeladenen Adsorptionsmittel, das sich darin abkühlt. Dieses Reinigungsgas wird mit dem umgepumpten Transportgasstrom vereinigt, und eine gleiche Menge wird durch Leitung 146 daraus entfernt und mit dem Wasserstoffmagergasprodukt in Leitung 170 vereinigt.This second exit gas flows upwardly from the feed zone 82 through the second adsorption zone 80 in countercurrent with the downwardly moving adsorbent. All components of the gaseous mixture that are more easily adsorbable than hydrogen are adsorbed with the formation of a second loaded adsorbent and leave behind practically pure hydrogen ("second lean gas") or a hydrogen-nitrogen mixture if nitrogen is present. A portion of this pure hydrogen-containing product is withdrawn from the release zone 78 through line 170 at a rate controlled by the regulator 172. The remainder of the unadsorbed gas flows up through the cooler 76 as the aforementioned purge gas and serves to desorb traces of adsorbed displacement gas from the hot, unloaded adsorbent which is cooling therein. This purge gas is combined with the pumped transport gas stream and an equal amount is removed therefrom through line 146 and combined with the hydrogen lean gas product in line 170 .
Das reinen Wasserstoff enthaltende Produktgas verläßt die Freisetzungszone 78 mit etwa 40° C, auf die es durch die frei gewordene Adsorptionswärme erwärmt worden ist.The product gas containing pure hydrogen leaves the release zone 78 at about 40 ° C., to which it has been heated by the heat of adsorption released.
Das zweite beladene Adsorptionsmittel wird im Gegenstrom mit einem leichter adsorbierbaren Rücklaufgas, das CH4 enthält, in der ersten Hilfsrektifikationszone 84 in Berührung gebracht, wobei bevorzugt restlicher adsorbierter Wasserstoff desorbiert und ein zweites, teilweise rektifiziertes Adsorptionsmittel gebildet und der desorbierte Wasserstoff mit dem nicht adsorbierten Magergas, das durch die zweite Adsorptionszone 80 fließt, vereinigt wird.The second loaded adsorbent is brought into contact in countercurrent with a more easily adsorbable reflux gas, which contains CH 4 , in the first auxiliary rectification zone 84 , whereby preferably remaining adsorbed hydrogen is desorbed and a second, partially rectified adsorbent is formed and the desorbed hydrogen is formed with the non-adsorbed lean gas flowing through the second adsorption zone 80 is combined.
Das so rektifizierte Adsorptionsmittel läuft dann in die zweite Hilfsrektifikationszone 88, in der es mit einem Hilfsrückflußgas in Berührung gebracht wird, das durch Leitung 174 mit durch Temperaturregler 178 in Abhängigkeit vom Thermoelement 180 mittels Ventil 176 geregelter Geschwindigkeit zugeführt wird. Das leichter adsorbierbare Hilf srückflußgas desorbiert bevorzugt das in der Hydrierungszone 18 gebildete adsorbierte Methan neben solchem Methan, das in dem ersten Magergas, das aus der ersten Trennzone 16 abgezogen wurde, enthalten gewesen sein kann. Das bevorzugt desorbierte Methan strömt zu einem Teil aufwärts in die erste Hilfsrektifikationszone 84 als Rücklauf, während der Rest als Nebenprodukt durch Leitung 182 mit durch Temperaturregler 186 in Abhängigkeit vom Thermoelement 188 mittels Ventil 184 geregelter Geschwindigkeit über Ventil 190 abgeführt werden kann.The adsorbent thus rectified then passes into the second auxiliary rectification zone 88 in which it is brought into contact with an auxiliary reflux gas supplied through line 174 at a rate controlled by temperature controller 178 in response to thermocouple 180 by valve 176. The more easily adsorbable auxiliary srückflußgas desorbs preferably the adsorbed methane formed in the hydrogenation zone 18 in addition to such methane that may have been contained in the first lean gas that was withdrawn from the first separation zone 16. Some of the methane desorbed flows upward into the first auxiliary rectification zone 84 as return, while the remainder can be discharged as by-product through line 182 at a rate controlled by temperature controller 186 as a function of thermocouple 188 by means of valve 184 via valve 190.
Der vollständig rektifizierte zweite Adsorptionsmittelstrom gelangt vom Boden der zweiten Hilfsrektifikationszone 88 abwärts durch die Rohre 116 und 118, um in der Hauptrektifikationszone 102 mit dem ersten Adsorptionsmittel aus Zone 16 vereinigt zu werden. Hier wird das körnige Adsorptionsmittel im Gegenstrom mit einem CO2, Wasserdampf und bisweilen CH4 und gegebenenfalls leichter adsorbier-The fully rectified second adsorbent stream travels down from the bottom of the second auxiliary rectification zone 88 through tubes 116 and 118 to be combined with the first adsorbent from zone 16 in the main rectification zone 102 . Here the granular adsorbent is adsorbed in countercurrent with a CO 2 , water vapor and sometimes CH 4 and possibly more easily.
Claims (8)
Deutsche Patentschrift Nr. 558 430;
österreichische Patentschrift Nr. 48 238;
britische Patentschrift Nr. 365 092;
USA.-Patentschriften Nr. 2 647 587, 2747 970. Considered publications:
German Patent No. 558 430;
Austrian Patent No. 48 238;
British Patent No. 365 092;
U.S. Patent Nos. 2,647,587, 2,747,970 .
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Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AT48238B (en) * | 1909-03-30 | 1911-06-10 | Oskar Dr Nausz | Process for producing a gas which is suitable for filling aircraft balloons and consists essentially of hydrogen. |
| GB365092A (en) * | 1930-10-15 | 1932-01-15 | British Celanese | Improvements in or relating to the treatment of gaseous mixtures for the purpose of separating them into their components or enriching them with respect to one or more of their components |
| DE558430C (en) * | 1926-06-27 | 1932-09-07 | I G Farbenindustrie Akt Ges | Process for the production of hydrogen or nitrogen-hydrogen mixtures from hydrocarbons |
| US2647587A (en) * | 1951-06-08 | 1953-08-04 | Union Oil Co | Apparatus for solids flow control |
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Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AT48238B (en) * | 1909-03-30 | 1911-06-10 | Oskar Dr Nausz | Process for producing a gas which is suitable for filling aircraft balloons and consists essentially of hydrogen. |
| DE558430C (en) * | 1926-06-27 | 1932-09-07 | I G Farbenindustrie Akt Ges | Process for the production of hydrogen or nitrogen-hydrogen mixtures from hydrocarbons |
| GB365092A (en) * | 1930-10-15 | 1932-01-15 | British Celanese | Improvements in or relating to the treatment of gaseous mixtures for the purpose of separating them into their components or enriching them with respect to one or more of their components |
| US2647587A (en) * | 1951-06-08 | 1953-08-04 | Union Oil Co | Apparatus for solids flow control |
| US2747970A (en) * | 1951-10-16 | 1956-05-29 | Baker & Co Inc | Purification of commercial hydrogen |
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